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Verstärkerschaltung und Verstärkerröhre.
Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen zur Verstärkung von elektrischen Schwingungen und auf Verstärkerröhren für solche Schaltungen. Sie ist besonders vorteilhaft anwendbar in der sogenannten Endstufe von Verstärkerapparaten, da sie den in dieser Stufe auftretenden Bedürfnissen hervorragend entspricht ; sie kann aber auch in andern Stufen, z. B. in der sogenannten Hochfrequenzj stufe verwendet werden.
Es ist bekannt, dass wenn eine Eingitterröhre in der Endverstärkerstufe mit geringer Anoden- spannung arbeitet, eine grosse Wechselstromleistung dieser Röhre dann entnommen werden kann, wenn das Gitter der Röhre eine genügend grosse Wechselspannung aufgedrückt erhält. Da die Röhre auf dem negativen gitterstromfreien Gebiet der Charakteristik arbeiten muss, kann dem Steuergitter eine grosse Wechselspannung dann aufgedrückt werden, wenn die Charakteristik stark auf das negative
Gebiet verschoben ist, was aber nur mit Erhöhung des Durchgriffes oder mit andern Worten, durch
Verringerung des Verstärkungsfaktors erreicht werden kann.
Die Empfindlichkeit solcher Röhren, also das Verhältnis der im Anodenstromkreis erhaltenen
Wechselstromleistung zur Wechselspannung auf dem Gitter ist gering. Darum haben diesen Eingitter- endröhren gegenüber die bekannten Mehrgitterendröhren mit hoher Empfindlichkeit einen grossen
Fortschritt bedeutet.
Wenn eine solche bekannte Endverstärkerpenthode mit geringer Anodenspannung (90-110 Volt) arbeiten soll, muss der Verstärkungsfaktor der Röhre stark verringert werden, wodurch die Empfindlich- keit der Röhre sinkt, wenn sie auch noch immer grösser bleibt als die der Eingitterendröhren.
Ein anderer Nachteil, welcher besonders bei den indirekt geheizten Röhren auftritt ist der, dass die starke Verschiebung der Charakteristik in das negative Gebiet mit Hilfe eines weitmaschigen
Steuergitter erreicht werden muss. Diese Massnahme zieht aber eine Verlängerung des unteren Teiles der Charakteristik nach sich, was eine starke Tonverzerrung zur Folge hat.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile, u. zw. dadurch, dass eine Viergitter- röhre derart geschaltet wird, dass auf das erste Gitter, welches der Kathode am nächsten liegt, die zu verstärkende Wechselspannung aufgedrückt wird, die nächstfolgenden beiden Gitter ein konstantes, positives Potential erhalten, während das vierte, von der Kathode am weitesten liegende Gitter auf dem Gleichstrompotential der Kathode oder noch negativer gehalten wird.
Es ist bekannt, dass der Durchgriff solcher Röhren (der reziproke Wert des Verstärkungsfaktors) durch das Produkt der Teildurchgriffe gegeben ist. Bei einer Dreigitterendröhre z. B. bestehen diese
Teildurchgriffe aus dem Durchgriff der Anode durch das dritte Gitter, dem Durchgriff des dritten Gitters durch das zweite Gitter und dem Durchgriff des zweiten durch das der Kathode zunächst gelegene erste Gitter. Da sämtliche Teildurchgriffe echte Brüche sind, ist ihr Produkt kleiner als die einzelnen Teildurchgriffe an sich ; der Verstärkungsfaktor ist also grösser (österr. Patenschrift Nr. 147304). Durch den erfindungsgemässen Einbau des vierten Gitters kann der Durchgriff noch weiter verkleinert werden, so dass dadurch diejenige Vergrösserung des Durchgriffes kompensiert wird, welche durch das der Kathode zunächst gelegene Steuergitter verursacht wird.
Damit das neue Gitter den Anodenstrom nicht verkleinere, erhält dieses Gitter, welches zwischen dem, von der Kathode gerechnet, zweiten und dem der Anode zunächst gelegenen Gitter angebracht wird, ein konstantes, positives Potential. Dadurch wird erreicht, dass die Charakteristik nicht nach
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rechts, sondern nach links verschoben wird ; und so wird eine solche Röhre und Schaltung erhalten, welche bei grosser Verstärkung auch eine grosse Aussteuerfähigkeit bietet. Infolge der grossen Empfind- lichkeit kann dieselbe Wechselstromleistung mit einer geringeren Wechselspannung am Steuergitter erreicht werden, was die Verwendung einer kleineren Gittervorspannung und eines dichteren Steuer- gitters ermöglicht. Diese Massregel wieder gibt eine bessere Form des unteren Teiles der Charakteristik und so wird die Verzerrung verkleinert.
Das, von der Kathode gerechnet, vierte Gitter erhält sein negatives Potential, z. B. in der Weise, dass es mit der Kathode oder mit dem Steuergitter metallisch verbunden wird, da das Steuergitter ohnehin eine negative Vorspannung erhält.
Das, von der Kathode gerechnet, zweite und dritte Gitter können dasselbe positive Potential erhalten, welches auch mit dem Potential identisch sein kann, welches die Anode erhält.
Die erfindungsgemässe Verstärkerröhre kann zweckmässig so konstruiert werden, dass innerhalb des Kolbens, oder des Sockels die metallischen Verbindungen, welche zur Durchführung der Erfindung nötig sind, stattfinden ; so z. B. können das, von der Kathode gerechnet, zweite und dritte Gitter mit- einander, und das von der Kathode gerechnet vierte Gitter entweder mit der Kathode oder mit dem von der Kathode gerechnet ersten Gitter metallisch verbunden sein.
In der Zeichnung ist die erfindungsgemässe Verstärkerschaltung und Röhre durch ein Aus- führungsbeispiel veranschaulicht.
In der Figur ist 1 der Glaskolben der Röhre, 2 die elektronenemittierende Kathode, welche durch den Heizdraht 3 auf entsprechender Temperatur gehalten wird. Zwischen der Kathode 2 und der Anode 4 wird das Steuergitter 5 angebracht, welches mit dem, von der Kathode gerechnet vierten, also der Anode zunächst liegenden Gitter 8 metallisch verbunden ist. Die Gitter 6 und 7 sind mit- einander metallisch verbunden. Die zu verstärkende Wechselspannung zwischen Steuergitter und
Kathode wird auf die Punkte 12 und 13 aufgedrückt, während das Steuergitter 5 und das damit metallisch verbundene Gitter 8 die negative Vorspannung mit Hilfe des Potentiometers 9 erhält. Die Kathode wird durch den Kondensator 10 in Wechselstromverbindung mit dem geerdeten Pol 15 gebracht.
Die Anode und die miteinander verbundenen Gitter 6 und 7 erhalten das Potential des positiven Poles 14, während der im Anodenstromkreis auftretende Wechselstrom durch den Ausgangstransformator 11 seinem Verwendungszwecke zugeführt wird.
Im vorstehenden ist die erfindungsgemässe Schaltung und Verstärkerröhre in der Endstufe eines Verstärkerapparates beschrieben, aber die Erfindung kann durch geringe konstruktive Abänderung der Röhre auch für die Hochfrequenzverstärkung brauchbar gemacht werden. Wenn dafür gesorgt wird, dass in der Verstärkerröhre die Kapazität zwischen Anode und Steuergitter mit Hilfe eines entsprechend angebrachten Schildes verhindert wird, kann die Röhre auch in der Hochfrequenzstufe Verwendung finden. Dieses Schild kann auf jeder Gitterelektrode angebracht werden, welche ein konstantes Potential hat. So kann es auf dem, von der Kathode gerechnet, zweiten oder dritten Gitter und auch auf dem vierten Gitter angebracht werden, wenn dieses nicht mit dem Steuergitter verbunden ist, sondern auf konstantem Potential gehalten wird, z. B. durch Verbindung mit der Kathode.
Ausserdem kann aber das Schild auch von den Gittern isoliert angebracht werden, in welchem Falle es ebenfalls ein konstantes Potential zu erhalten hat, z. B. durch Erdung oder durch Verbindung mit der Kathode.
Die erfindungsgemässe Verstärkerröhre kann sowohl für die Endverstärkerstufe wie auch für die Hoehfrequenzstufe derart konstruiert werden, dass die Drähte der, von der Kathode gerechnet, zweiten und dritten Gitter einander in, auf der Kathode senkrechten Ebenen decken. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass auf diese Weise die Verringerung des Durchgrifffes erreicht wird, ohne dass dabei der Gitterstrom praktisch vergrössert wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verstärkerschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass auf das, von der Kathode gerechnet, erste Gitter einer mit Kathode, Anode und vier Gitterelektroden versehenen Verstärkerröhre die zu verstärkende Wechselspannung aufgedrückt wird, das, von der Kathode gerechnet, zweite und dritte Gitter konstantes, positives Potential erhalten und das vierte Gitter auf dem Potential der Kathode oder auf einem noch negativeren Potential gehalten wird.
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Amplifier circuit and amplifier tube.
The invention relates to circuits for amplifying electrical oscillations and to amplifier tubes for such circuits. It can be used particularly advantageously in the so-called final stage of amplifier apparatus, since it perfectly meets the needs occurring in this stage; but it can also be used in other stages, e.g. B. be used in the so-called high frequency stage.
It is known that if a single grid tube in the final amplifier stage operates with a low anode voltage, a large AC power can be drawn from this tube when the tube grid receives a sufficiently high AC voltage. Since the tube has to work in the negative grid current-free area of the characteristic, a large alternating voltage can be impressed on the control grid when the characteristic is strongly on the negative
Area is shifted, but only with increasing penetration or, in other words, through
Reduction of the gain factor can be achieved.
The sensitivity of such tubes, that is, the ratio of those obtained in the anode circuit
AC power to AC voltage on the grid is low. This is why these single grid tubes have a greater sensitivity than the known multi-grid tubes with high sensitivity
Means progress.
If such a known power amplifier penthode is to work with a low anode voltage (90-110 volts), the amplification factor of the tube has to be greatly reduced, which reduces the sensitivity of the tube, even if it still remains greater than that of the single-grid end tubes.
Another disadvantage, which occurs especially with the indirectly heated tubes, is that the strong shift of the characteristic into the negative area with the help of a wide-meshed
Control grid must be reached. However, this measure results in a lengthening of the lower part of the characteristic, which results in severe sound distortion.
The invention aims to avoid these disadvantages, u. between the fact that a four-grid tube is switched in such a way that the alternating voltage to be amplified is pressed onto the first grid, which is closest to the cathode, the next two grids receive a constant, positive potential, while the fourth, from the Cathode furthest grid is held at the direct current potential of the cathode or even more negative.
It is known that the penetration of such tubes (the reciprocal value of the gain factor) is given by the product of the partial penetrations. In a three-grid tube z. B. exist these
Partial penetrations from the penetration of the anode through the third grid, the penetration of the third grid through the second grid and the penetration of the second through the first grid located next to the cathode. Since all the partial penetrations are real breaks, their product is smaller than the individual partial penetrations per se; the gain factor is therefore greater (Austrian patent publication no. 147304). By installing the fourth grid according to the invention, the penetration can be reduced even further, so that the enlargement of the penetration which is caused by the control grid initially located at the cathode is compensated for.
So that the new grid does not reduce the anode current, this grid, which is attached between the second grid, calculated from the cathode, and the grid closest to the anode, receives a constant, positive potential. This ensures that the characteristic is not after
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shifted to the right but to the left; and in this way such a tube and circuit is obtained which, with a high gain, also offers a high level of modulation capability. As a result of the high sensitivity, the same alternating current power can be achieved with a lower alternating voltage at the control grid, which enables the use of a smaller grid bias and a denser control grid. This measure again gives a better shape to the lower part of the characteristic and so the distortion is reduced.
The fourth grid, calculated from the cathode, receives its negative potential, e.g. B. in such a way that it is metallically connected to the cathode or to the control grid, since the control grid receives a negative bias anyway.
The second and third grid, calculated from the cathode, can receive the same positive potential, which can also be identical to the potential that the anode receives.
The intensifier tube according to the invention can expediently be constructed in such a way that the metallic connections which are necessary for carrying out the invention take place within the piston or the base; so z. For example, the second and third grid, calculated from the cathode, and the fourth grid, calculated from the cathode, can be metallically connected either to the cathode or to the first grid, calculated from the cathode.
In the drawing, the amplifier circuit and tube according to the invention are illustrated by an exemplary embodiment.
In the figure, 1 is the glass bulb of the tube, 2 is the electron-emitting cathode, which is kept at the appropriate temperature by the heating wire 3. Between the cathode 2 and the anode 4, the control grid 5 is attached, which is metallically connected to the fourth grid 8, calculated from the cathode, that is to say the grid 8 lying next to the anode. The grids 6 and 7 are metallically connected to one another. The AC voltage to be amplified between the control grid and
The cathode is pressed onto the points 12 and 13, while the control grid 5 and the grid 8 connected to it metal receives the negative bias voltage with the aid of the potentiometer 9. The cathode is brought into alternating current connection with the grounded pole 15 through the capacitor 10.
The anode and the interconnected grids 6 and 7 receive the potential of the positive pole 14, while the alternating current occurring in the anode circuit is fed through the output transformer 11 to its intended use.
The circuit and amplifier tube according to the invention in the output stage of an amplifier apparatus are described above, but the invention can also be made useful for high-frequency amplification by making small structural changes to the tube. If it is ensured that the capacitance between anode and control grid is prevented in the amplifier tube with the aid of a suitably attached shield, the tube can also be used in the high-frequency stage. This label can be attached to any grid electrode that has a constant potential. So it can be attached to the second or third grid, calculated from the cathode, and also on the fourth grid, if this is not connected to the control grid but is kept at a constant potential, e.g. B. by connection to the cathode.
In addition, however, the shield can also be attached isolated from the grids, in which case it must also be given a constant potential, e.g. B. by grounding or by connection to the cathode.
The amplifier tube according to the invention can be constructed both for the final amplifier stage and for the high frequency stage in such a way that the wires of the second and third grids, calculated from the cathode, cover each other in planes perpendicular to the cathode. This construction has the advantage that in this way the reduction in the penetration is achieved without the grid current being practically increased.
PATENT CLAIMS:
1. Amplifier circuit, characterized in that the alternating voltage to be amplified is pressed onto the first grid of an amplifier tube provided with cathode, anode and four grid electrodes, calculated from the cathode, and the second and third grid constant, positive potential, calculated from the cathode obtained and the fourth grid is held at the potential of the cathode or at an even more negative potential.